Profilschienenführungen - Auswahlhilfe für Linearführungen

Die Auswahl der passenden Profilschienenführung hat nachhaltige Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit von Maschinen und Anlagen. Doch wie findet man das richtige System bei einer Vielzahl von Optionen? In unserem Blog erfahren Sie, welche Kriterien wirklich zählen – von Belastungsarten und Präzisionsanforderungen bis hin zu Umgebungs- und Einbaubedingungen. Wir zeigen Ihnen eine strukturierte Vorgehensweise, die Ihnen hilft, fundierte Entscheidungen zu treffen und die Performance Ihrer Anwendungen langfristig zu optimieren.

Auswahlhilfe für Profilschienenführungen

Die richtige Wahl von Profilschienenführungen beeinflusst maßgeblich die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Maschinen und Anlagen. Dabei spielen zahlreiche Parameter eine Rolle: Von den genauen Betriebsbedingungen über die erforderliche Tragfähigkeit und Präzision bis hin zur optimalen Schmierung und Lebensdauer. Jede Anwendung bringt individuelle Anforderungen mit sich, die eine sorgfältige Planung und Auswahl erfordern. Unsere Auswahlhilfe für Linearführungen bietet eine strukturierte Vorgehensweise, um die passenden Profilschienenführungen für Ihre spezifischen Bedürfnisse zu identifizieren. In dem hier als Beispiel gezeigten Ablauf setzen wir als Hauptschwerpunkt die geforderte Präzision. Schritt für Schritt erläutern wir, wie Sie Einbaubedingungen analysieren, die richtige Serie und Vorspannung auswählen und wichtige Aspekte wie Reibung, Belastung und Schmierung berücksichtigen. Der grundsätzliche Ablauf des Auswahlverfahrens kann je nach gewähltem Schwerpunkt variieren.

Ermitteln der Auswahlbedingungen

Die Basis jeder Auswahl beginnt mit einer genauen Ermittlung der Anforderungen und Rahmenbedingungen. Nachfolgend werden einige wichtige Auswahlkriterien erläutert, die bei der Auslegung von Profilschienenführungen berücksichtigt werden sollten. Weiterführende Informationen sowie einen Gesamtüberblick über unterschiedliche Bauformen und Alternativen von Profilschienenführungen finden Sie in unserem Blog über Arten, Funktion und Nutzungsdauer von Profilschienenführungen.

Verfahrweg

Der im Arbeitsbereich benötigte Verfahrweg ist die tatsächlich zurückgelegte Strecke im laufenden Betrieb einer Maschine oder Anlage. Der unter Berücksichtigung von Führungswagen und ggf. Abständen zwischen den Führungswagen benötigte Verfahrweg bestimmt die Mindestlänge der Führungsschienen. Dabei sollte eine Sicherheitsmarge eingeplant werden, um den Verfahrweg nicht an den Schienenenden zu begrenzen. In Anwendungen mit kurzem Verfahrweg kann auch der Einsatz eines Kurvengetriebes oder eines Schubhebelmechanismus sinnvoll sein. In unserem Blog über die Umwandlung von Rotation in Translation erhalten Sie weiterführende Informationen, wie Sie bei der Wahl der Schienenlänge und des passenden Antriebskonzepts die Bewegungsumwandlung und den notwendigen Verfahrweg besser einschätzen können.

Betriebsbedingungen

Die Betriebsbedingungen umfassen u.a. Temperatur, Schmierung, Betriebsdauer und weitere Umgebungsbedingungen. Für raue Einsatzbedingungen sind ggf. spezielle Oberflächenbeschichtungen und speziell dafür ausgelegte Materialien erforderlich. Die Wahl des Schmiermittels und der Schmierintervalle trägt entscheidend zur Lebensdauer und Effizienz der Führung bei. Anwendungen in Reinräumen oder unter Vakuumbedingungen erfordern spezielle Werkstoffe und Dichtsysteme. Auch bei Linearkugellagern sind ähnliche Aspekte hinsichtlich Schmierung und Temperatur zu beachten.

In verschmutzter Umgebung sind ggf. Schutzsysteme wie Abstreifer, Dichtungen oder Faltenbälge notwendig. In korrosiven Umgebungen sind korrosionsbeständige Materialien oder spezielle Beschichtungen unerlässlich.

Auswahl der geforderten Genauigkeit

Eine genaue Klassifikation der benötigten Präzision erleichtert die Auswahl der passenden Linearführung. Standardisierte Präzisionsklassen ermöglichen, die Eignung von Profilschienenführungen für die jeweilige Anwendung zu bewerten. Profilschienenführungen in Miniaturausführung, zum Beispiel, sind für kompakte Anwendungen mit geringem Platzbedarf und minimaler Belastung geeignet. Ausführungen für mittlere und schwere Lasten sind hingegen optimal für industrielle Anwendungen mit hohen Belastungen und großen Verfahrwegen. Die Profilschienenführungen von MISUMI sind für beide Ausführungen in den Präzisionsklassen Hoch, Medium, Standard und Gering (Kosteneffizient) verfügbar.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Blog Profilschienenführungen - Präzisionsstandards von MISUMI-Profilschienenführungen.

Auswahl der Serie

Verschiedene Serien bieten unterschiedliche Konstruktionsmerkmale und Anpassungsmöglichkeiten. So lassen sich zum Beispiel Profilschienenführungen für erhöhte Tragfähigkeit mit mehreren Laufwagen konfigurieren. Zudem stehen unterschiedliche Vorspannungen zur Auswahl, die eine individuelle Anpassung an die mechanischen Anforderungen der Anwendung ermöglichen. Die richtige Kombination aus Schienenserie, Wagenkonfiguration und Vorspannung gewährleistet die optimale Auslegung einer Profilschienenführung.

Auswahl der Anzahl von Führungswagen und Schienen

Während die Schiene eine präzise Laufbahn bereitstellt, übernimmt der Führungswagen die Funktion, Lasten entlang dieser Bahn zu führen und Kräfte sowie Momente aufzunehmen.

Zu Beginn der Auswahl von Führungswagen und Schiene sollte die Art und Höhe der Belastungen genau untersucht werden. Dabei wird zwischen statischen und dynamischen Belastungen unterschieden. Statische Belastungen betreffen Kräfte und Momente, die ohne Bewegung auf die Führung einwirken. Dynamische Belastungen entstehen durch Beschleunigungen, Verzögerungen oder Lastwechsel während des Betriebs. Die zulässige Traglast eines einzelnen Führungswagens muss dabei immer größer sein als die tatsächliche Belastung, wobei Sicherheitsfaktoren berücksichtigt werden. Je nach Anwendung können auch unterschiedliche Bauformen wie Blockwagen oder Flanschwagen dabei helfen, spezifische Anforderungen an Stabilität, Tragfähigkeit oder Einbauraum zu erfüllen.

Die Dimensionen der Schiene sind ebenfalls ein kritischer Punkt bei der Auswahl. Die Schienenlänge sollte den Verfahrweg plus eventuelle Sicherheitsabstände abdecken. Gleichzeitig muss geprüft werden, ob die gewünschte Länge, Breite und Höhe als Standardmaße verfügbar sind oder eine Sonderanfertigung erforderlich ist. Stabilität und Präzision der Linearführung werden auch von der Montagemethode und den erforderlichen Befestigungselementen beeinflusst.

Kontrolle der Präzision und Vorspannung

Nachdem die Profilschienenführung basierend auf den Anforderungen und Belastungen ausgewählt wurde, ist eine abschließende Überprüfung der Präzision und Vorspannung erforderlich. Nur so kann gewährleistet werden, dass die Schienen und Laufwagen in der gewählten Konfiguration die geforderte Genauigkeit und Leistung erbringen.

Die Konstellation aus Schienen und Laufwagen muss sicherstellen, dass die erforderliche Präzision für die spezifische Anwendung erreicht wird. Es gilt zu prüfen, ob die gewählte Kombination der Bauteile die gewünschten Genauigkeitsklassen erfüllt. Beispielsweise können bei Anwendungen mit hohen Präzisionsanforderungen besonders eng tolerierte Schienen und Laufwagen erforderlich sein.

Auch die Vorspannung spielt hierbei eine zentrale Rolle. Um eine Vorspannung zu erhalten, werden die im Führungswagen verbauten Wälzkörper größer gewählt als der reine lichte Abstand zwischen Führungswagen und Profilschiene es erfordern würde. Die übergroßen Wälzkörper werden auf das lichte Abstandsmaß zwischen Führungswagen und Profilschiene zusammengedrückt und dabei elastisch verformt. Sie werden vorgespannt.

Die Konstellation aus Schienen und Laufwagen muss sicherstellen, dass die erforderliche Präzision für die spezifische Anwendung erreicht wird. Es gilt zu prüfen, ob die gewählte Kombination der Bauteile die gewünschten Genauigkeitsklassen erfüllt. Beispielsweise können bei Anwendungen mit hohen Präzisionsanforderungen besonders eng tolerierte Schienen und Laufwagen erforderlich sein. Auch die Vorspannung spielt hierbei eine zentrale Rolle. Eine zu geringe Vorspannung kann zu unerwünschtem Spiel und eingeschränkter Präzision führen, während eine zu hohe Vorspannung den Rollwiderstand erhöht und die Lebensdauer negativ beeinflusst. Die gewählte Vorspannung sollte also sowohl zur Anwendung als auch zur gewünschten Präzision passen.

Ein weiterer Schritt ist die Überprüfung der Maßtoleranzen der Schiene und der Laufwagen. Standardisierte Toleranzklassen geben vor, welche Genauigkeiten hinsichtlich Geradheit, Parallelität und Oberflächengüte eingehalten werden müssen. Die Schiene sollte vor der Montage und Inbetriebnahme auf Abweichungen geprüft werden. Hierbei können Messgeräte wie Mikrometer, Höhenmessgeräte oder Lasersysteme eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass die Schiene die spezifizierten Toleranzen einhält.

Berechnen der Lebensdauer

Die Berechnung der Lebensdauer von Profilschienenführungen ist ein essenzieller Bestandteil der Planung und Instandhaltung. Sie basiert auf der Grundformel für die nominelle Nutzungsdauer, in die verschiedene Einflussfaktoren wie der Härtekoeffizient, der Lastkoeffizient, der Temperaturkoeffizient und der Kontaktkoeffizient einfließen. Diese Faktoren berücksichtigen Einflüsse wie Materialhärte, Betriebsbedingungen und Belastungsverteilung, um eine realistische Einschätzung der Lebensdauer zu gewährleisten. Die ermittelte Lebensdauer dient nicht nur als Indikator für die Zuverlässigkeit der Führung, sondern auch als Planungsgrundlage für Wartungsintervalle und den rechtzeitigen Austausch, um Ausfälle und Produktionsstillstände zu vermeiden.

Ausführliche Informationen zur Berechnung der Lebensdauer einer Linearführung finden sie in unserem Blog Profilschienenführungen - Berechnung der Lebensdauer einer Linearführung.

Abschließende Verifikation

In einem letzten Schritt ist eine umfassende Überprüfung aller zuvor getroffenen Entscheidungen und Annahmen unerlässlich. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die ausgewählten Profilschienenführungen sowohl den technischen Anforderungen als auch den spezifischen Bedingungen der Anwendung entsprechen. Alle Auswahlkriterien – von den Einbaubedingungen über die Tragzahlen und Momente bis hin zur Präzision – müssen auf ihre Einhaltung geprüft werden. Dabei sollten die Anforderungen der Anwendung nochmals mit den Spezifikationen der ausgewählten Führung abgeglichen werden, um sicherzustellen, dass keine Diskrepanzen vorliegen.

Potenzielle Fehlerquellen, wie unzureichende Schmierung, Montagefehler oder falsche Vorspannung, sollten überprüft und ausgeschlossen werden. Eine sorgfältige Kontrolle der Montagemethode und der Dimensionen von Schiene und Laufwagen trägt dazu bei, Probleme im späteren Betrieb zu vermeiden. Abschließend sollten die Profilschienenführungen einer Funktionsprüfung unter realen Betriebsbedingungen unterzogen werden. Mit dieser abschließenden Prüfung wird sichergestellt, dass die Führung im Betrieb die gewünschten Ergebnisse liefert und zuverlässig arbeitet.

Informationen zur Montage und Wartung von Profilschienenführungen finden Sie in unserem Blog Profilschienenführungen - Montage und Wartung von Linearführungen.